在世界上所有的變化中,沒有比衰老更能夠讓人煩惱的,因為它在不知不覺中就會偷走時間,而且無法阻擋,這是萬物的設定之一,只要熵定律存在,衰老就會必然發生。
一個人的衰老只會影響一小部分人,但是太陽的衰老將會影響所有的人。
太陽雖然照耀在我們頭頂上50億年,隨著熱核反應的繼續,太陽的燃料也會越來越少。
在人類的歷史中,太陽幾乎是永恆不變的,這給了我們錯覺,以為太陽是永生的。
這是因為,太陽內部核反應非常緩慢,在短時期內看不出變化。
》在時間軸上拉的足夠長,太陽也會有顯著的變化。太陽燃燒使用的燃料是氫原子核,簡單的說就是質子,這僅僅是目前的情況。
核聚變反應是核子融合形成一個新的原子核。原子核之間距離非常稀鬆,因為在一個原子中,原子核只佔據了極小的空間。
如果原子的直徑有100米,那麼原子核的直徑只有一公分,而且由於在三維的立體結構中,原子核只佔了整個原子體積的1/1萬億 。
原子核與原子核之間的碰撞是隨機的,相當於在兩個100萬立方米的水池中,兩個隨機遊動的蝌蚪相遇的機率。
在太陽內部的核反應中,首先是一個質子和一個質子相碰撞,形成一個氫的同位素氕,放出一個正電子和一個電子中微子。
接下來一步由一個氕和一個質子相碰撞,形成一個氦三。
氦三要最終合成氦四,這裡有三條路可以走。
第1條路徑,兩個氦3可以直接合成一個氦4,放出兩個質子。
第2條路徑,一個氦3和一個氦4合成一個鈹7,再有一個鈹7和一個電子合成一個鋰7,鋰7和一個質子相遇變成兩個氦4。
第3條路徑,除了第2條路徑的前面部分以外,鈹7和一個質子合成一個鈹8,鈹8在衰變成兩個氦4。
這個反應過程非常緩慢,4個氫原子合成一個氦四需要九百萬年的時間,所以太陽才會穩定而均勻的燃燒。
在這個過程中,4個氫原子會虧損一部分質量,虧損的質量會轉化為能量,以光輻射的形式釋放出來。
這種光輻射不僅僅帶給了地球熱量,而且光的壓力對抗了太陽向內收縮的引力,所以太陽才會維持穩定的大小。
隨著時間的延長,太陽內部的氫原子會越來越少,最後氫聚變會消失。
此時,沒有光輻射對抗太陽引力形成的壓力,太陽會向內部收縮,引起太陽內部溫度升高。太陽內部的溫度升到1億度的時候,會點燃氦。
氦核聚變會在短時間內傳遍太陽的內部。
》這就是所謂的氦閃。氦閃時,短時間內,大概幾秒鐘,太陽釋放的5×10^41焦耳能量,甚至有微弱的可能變成一次超新星爆發,釋放1.5×10^44焦耳能量,接近於銀河系所有恆星發出來的光亮。
劉慈欣的小說《流浪地球》的設定,就是在氦閃的背景下,人類為了逃離災難把地球推離太陽系的故事。
這不是杞人憂天,這是遲早要發生的事情,而且這將是一場重大的災難性自然變故。
只有0.8~2.2個太陽質量大小的恆星,才會發生氦閃。
比0.8個太陽質量更小的恆星,內部的氦不會被點燃。大於2.2個太陽質量的恆星內部的氦會緩慢的燃燒。
一旦氦閃發生,就意味著恆星進入紅巨星階段,此時恆星就進入了老年階段。
》根據卡爾達肖夫文明指數,對核聚變的利用率決定文明等級。如果人類的託卡馬克裝置能夠開發成功,這就意味著可以利用地球上所有的氫元素進行聚變,這意味著人類的文明進入了一級文明階段。
到達一級文明,仍然是需要用核聚變的熱量來燒鍋爐,製造開水和蒸汽,然後推動汽輪機發電,才能夠被利用。
如果能利用太陽的核聚變,這個步驟就省了。
這需要建造一個包裹在太陽外面的戴森球(或者環),此時人類進入二級文明。
太陽能夠穩定的核聚變,對於人類的一級文明以及二級文明都是非常重要的。
太陽大約在20億年之後就會發生氦閃,如果那個時候人類還處在二級文明,地球以及人類在太陽周圍建設的所有建築,都會被蒸發。
在太陽氫聚變快要熄滅的時候,拯救太陽是必要的,否則人類會在二級文明被終止。
》自然界中有恆星返老還童。在130億年前,星系還沒有形成或者剛剛形成。在引力中心,恆星可以繞著任何一個方向旋轉,它們的軌道就像纏繞在一起的毛線團,就形成了球狀星團。
球狀星團是最古老的恆星集合。
銀河系裡有250個球狀星團,裡面的恆星都是老年恆星,發出紅色的光芒,比太陽要暗淡。
但是,有一個M53星團裡,居然有發出藍色光芒的年輕恆星。
經過科學家們研究,這些看起來非常年輕的恆星,實際上也是老年恆星,但是返老還童了。
● M53球狀星團中的老年恆星和返老還童恆星混雜在一起,那些亮藍色的光芒就是返老還童的恆星。
這也說明,太陽延長壽命是可以的,只要把星際間的氫不斷的餵給太陽就可以了。必要的時候把土星、木星、天王星、海王星也推進太陽裡。
太陽所在的奧爾特星雲,以及周圍的星際空間並非完全是空的,有相當多的氫元素。
需要為太陽新增燃料的時候,人類還應該是二級文明,戴森球還存在,有20億年的時間給人類充足準備。